電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)一、選擇題1.在電解水制取H2和O2時,為了增強導(dǎo)電性,常常要加入一些電解質(zhì),最好選用 ()A.NaCl B.HClC.CuSO4 D.Na2SO4【解析】選D。加入NaCl和HCl時,陽極氯離子放電生成氯氣,A、B錯誤;加入CuSO4時,陰極銅離子放電生成Cu,C錯誤。2.用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液,若保持溫度不變,則一段時間后 ()A.溶液的pH變大B.c(Na+)與c(C)的比值變大C.溶液濃度變大,有晶體析出D.溶液濃度不變,有晶體析出【解析】選D。盛有飽和碳酸鈉溶液的燒杯中插入惰性電極,保持溫度不變,通電時氫離子放電生成氫氣,氫氧根離子放電生成氧氣,即電解水,因溫度不變,溶劑減少后還是飽和溶液,則濃度不變,pH不變,故A錯誤;因溫度不變,溶劑減少后還是飽和溶液,則Na+和C的濃度不變,故B錯誤;因溫度不變,溶劑減少后還是飽和溶液,則溶液濃度不變,故C錯誤;原溶液為飽和溶液,溫度不變,溶劑減少時有晶體析出,溶液仍為飽和溶液,濃度不變,故D正確;選D。3.下列關(guān)于電化學(xué)的說法不正確的是 ()A.兩個隔離的不同半電池通過鹽橋連接可以組成原電池B.電解精煉銅時,陽極泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金屬C.在鐵上鍍銀,用銀作陽極D.犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用的是原電池原理【解析】選B。A.兩個隔離的不同半電池可以通過鹽橋連接組成原電池,KCl鹽橋中K+朝正極定向遷移,氯離子朝負(fù)極定向遷移,故A正確;B.Zn、Fe屬于活潑金屬,電解精煉銅時,陽極泥中不含有Zn、Fe,故B錯誤;C.電鍍裝置中,鍍件是陰極,鍍層金屬是陽極,在鐵上電鍍銀,用銀作陽極,故C正確;D.原電池的正極及電解池的陰極中的金屬被保護(hù),所以利用電化學(xué)原理保護(hù)金屬主要有兩種方法,分別是犧牲陽極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法,其中,犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用的是原電池原理,故D正確。4.下列關(guān)于電化學(xué)知識的說法正確的是 ()A.電解飽和食鹽水在陽極得到氯氣,陰極得到金屬鈉B.電解精煉銅時,陽極質(zhì)量的減少不一定等于陰極質(zhì)量的增加C.電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液,在陰極上依次析出Al、Fe、CuD.電解CuSO4溶液一段時間后(Cu2+未反應(yīng)完),加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)【解析】選B。A.電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O+Cl2↑,錯誤;B.陽極除銅放電外,比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電,但陰極上只有Cu2+放電,正確;C.根據(jù)金屬活動性順序可知,陰極上離子的放電順序是Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Al3+,Fe2+和Al3+不放電,Fe3+得電子生成Fe2+,不會析出鐵和鋁,在陰極上依次生成的是銅、亞鐵離子、氫氣,錯誤;D.電解CuSO4溶液,陰極析出Cu,陽極生成氧氣,應(yīng)加入CuO。5.關(guān)于下列裝置的說法正確的是 ()A.裝置①中鹽橋內(nèi)的K+移向CuSO4溶液B.裝置①將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C.若裝置②用于鐵棒鍍銅,則N極為鐵棒D.若裝置②用于電解精煉銅,溶液中的Cu2+濃度保持不變【解析】選A。Zn比銅活潑為負(fù)極,Cu為正極,K+移向CuSO4溶液,故A正確;原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故B錯誤;若裝置②用于鐵棒鍍銅,則N極為銅棒,故C錯誤;電解精煉銅時溶液中的Cu2+濃度減小,故D錯誤;故選A。6.城市地下潮濕的土壤中常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路,當(dāng)有電流泄漏并與金屬管道形成回路時,就會引起金屬管道的腐蝕。原理如圖所示,但若電壓等條件適宜,鋼鐵管道也可能減緩腐蝕,此現(xiàn)象被稱為“陽極保護(hù)”。下列有關(guān)說法不正確的是 ()A.該裝置能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能B.管道右端腐蝕比左端快,右端電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+C.如果沒有外加電源,潮濕的土壤中的鋼鐵管道比較容易發(fā)生吸氧腐蝕D.鋼鐵“陽極保護(hù)”的實質(zhì)是在陽極金屬表面形成一層耐腐蝕的鈍化膜【解析】選B。A項,該裝置相當(dāng)于電解池,能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,正確;B項,左端是陽極,腐蝕得更快,錯誤;C項,如果沒有外加電源,潮濕的土壤(接近中性)中的鋼鐵管道發(fā)生原電池反應(yīng),所以發(fā)生的是吸氧腐蝕,正確;D項,根據(jù)題意,此種腐蝕較慢,所以“陽極保護(hù)”實際上是在金屬表面形成了一層致密的保護(hù)膜,正確。7.(2019·?？谀M)將反應(yīng)Cu(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計成如圖所示的原電池,下列敘述正確的是 ()A.KNO3鹽橋中的K+移向Cu(NO3)2溶液B.該原電池可使用KCl鹽橋C.工作一段時間后,Cu(NO3)2溶液中c(Cu2+)增大D.取出鹽橋后,電流計的指針依然發(fā)生偏轉(zhuǎn)【解析】選C。由Cu(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+2Ag(s)可知,反應(yīng)中Ag+被還原,應(yīng)為正極反應(yīng),銀作正極,Cu被氧化,應(yīng)為原電池負(fù)極反應(yīng),銅作負(fù)極,在外電路中,電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,在內(nèi)電路中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,銅為負(fù)極,銀為正極,陽離子移向正極,所以K+移向AgNO3溶液,故A錯誤;若使用KCl鹽橋,會與AgNO3發(fā)生反應(yīng):Ag++Cl-AgCl↓,堵塞鹽橋,故B錯誤;負(fù)極銅放電生成銅離子到溶液中,所以Cu(NO3)2溶液中c(Cu2+)增大,故C正確;取出鹽橋后,不能構(gòu)成閉合回路,不是原電池,所以指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),故D錯誤。8.某同學(xué)設(shè)計如下圖所示裝置,探究氯堿工業(yè)原理,下列說法正確的是()A.石墨電極與直流電源負(fù)極相連B.用濕潤KI淀粉試紙在銅電極附近檢驗氣體,試紙變藍(lán)色C.氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生,Na+向石墨電極遷移D.銅電極的反應(yīng)式為:2H++2e-H2↑【解析】選D。若該裝置是探究氯堿工業(yè)原理,則Cu電極應(yīng)該與電源的負(fù)極連接,石墨電極與直流電源正極相連,故A錯誤;Cu電極為陰極,在陰極發(fā)生反應(yīng):2H++2e-H2↑;在陽極C電極上發(fā)生反應(yīng):2Cl--2e-Cl2↑。所以用濕潤KI淀粉試紙在碳電極附近檢驗氣體,試紙變藍(lán)色,故B錯誤;由于Cu電極為陰極,在陰極發(fā)生反應(yīng):2H++2e-H2↑,破壞了附近的水的電離平衡,最終在Cu電極附近產(chǎn)生氫氧化鈉,Na+向銅電極遷移,故C錯誤;銅電極的反應(yīng)式為:2H++2e-H2↑,故D正確。9.空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC),RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖,有關(guān)說法正確的是 ()A.轉(zhuǎn)移0.1mol電子時,a電極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下O21.12LB.c電極上進(jìn)行還原反應(yīng),B池中的H+可以通過隔膜進(jìn)入A池C.b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O+2e-H2↑+2OH-D.d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是O2+4H++4e-2H2O【解析】選B。依據(jù)圖示知左邊裝置是電解池,右邊裝置是原電池,ab電極是電解池的電極,由電源判斷a為陰極,產(chǎn)生的氣體是氫氣;b為陽極,產(chǎn)生的氣體是氧氣;cd電極是原電池的正負(fù)極,c是正極,d是負(fù)極;電解池中的電極反應(yīng)為b電極為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng):4OH--4e-2H2O+O2↑;a電極為陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng):4H++4e-2H2↑;原電池中是酸性溶液,電極反應(yīng)為d為負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng):2H2-4e-4H+;c電極為正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng):O2+4H++4e-2H2O;A.a電極為原電池正極,電極反應(yīng)為4H++4e-2H2↑,生成氫氣,故A錯誤;B.c電極為正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),原電池中陽離子向正極移動,故B正確;C.b電極為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng):4OH--4e-2H2O+O2↑,故C錯誤;D.d為負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng):2H2-4e-4H+,故D錯誤。10.(2019·孝感模擬)工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是 ()已知:①Ni2+在弱酸性溶液中發(fā)生水解②氧化性:Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度)A.碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng):4OH--4e-O2↑+2H2OB.電解過程中,B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小C.為了提高Ni的產(chǎn)率,電解過程中需要控制廢水pHD.若將圖中陽離子膜去掉,將A、B兩室合并,則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變【解析】選B。電極反應(yīng)式為陽極:4OH--4e-2H2O+O2↑,陰極:Ni2++2e-Ni,2H++2e-H2↑A項正確;B.由于C室中Ni2+、H+不斷減少,Cl-通過陰離子膜從C室移向B室,A室中OH-不斷減少,Na+通過陽離子膜從A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大,錯誤;C.由于H+的氧化性大于Ni2+(低濃度)的氧化性,所以為了提高Ni的產(chǎn)率,電解過程需要控制廢水的pH,正確;D.若去掉陽離子膜,在陽極Cl-首先放電生成Cl2,反應(yīng)總方程式發(fā)生改變,D項正確。11.利用如圖裝置,可完成很多電化學(xué)實驗。下列有關(guān)敘述正確的是 ()A.若X為鋅棒,開關(guān)K置于A處,可減緩鐵的腐蝕,這種方法稱為犧牲陰極的陽極保護(hù)法B.若X為銅棒,開關(guān)K置于A處,裝置中發(fā)生的總反應(yīng)為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑C.若X為碳棒,開關(guān)K置于B處,在鐵棒附近滴入硫氰化鉀溶液可看到溶液變紅色D.若X為碳棒,開關(guān)K置于B處,向食鹽水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先變紅【解析】選D。若X為鋅棒,開關(guān)K置于A處,則構(gòu)成電解池,鐵作陰極,可減緩鐵的腐蝕,這種方法稱為外加電流的陰極保護(hù)法,A項不正確;若X為銅棒,開關(guān)K置于A處,則構(gòu)成電解池,銅作陽極,失去電子,發(fā)生反應(yīng):Cu-2e-Cu2+,B項不正確;若X為碳棒,開關(guān)K置于B處,則構(gòu)成原電池,鐵作負(fù)極,失去電子生成亞鐵離子,因此在鐵棒附近滴入硫氰化鉀溶液看不到溶液變紅色,C項不正確;若X為碳棒,開關(guān)K置于B處,則構(gòu)成原電池,鐵作負(fù)極,碳棒作正極,正極反應(yīng)為:2H2O+O2+4e-4OH-,因此向食鹽水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先變紅,D項正確。二、非選擇題12.(1)(2019·江蘇高考)電解法轉(zhuǎn)化CO2可實現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如圖。①寫出陰極CO2還原為HCOO-的電極反應(yīng)式:

________________________。

②電解一段時間后,陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低,其原因是__________。

(2)(2019·北京高考)氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一,高純氫的制備是目前的研究熱點?？衫锰柲芄夥姵仉娊馑聘呒儦?工作示意圖如下。通過控制開關(guān)連接K1或K2,可交替得到H2和O2。①制H2時,連接__________________________________。

產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式是__________________________________________。

②改變開關(guān)連接方式,可得O2。③結(jié)合①和②中電極3的電極反應(yīng)式,說明電極3的作用:________________

__________________________________________。

【解析】(1)①已知參加反應(yīng)的微粒有CO2,生成的微粒有HCOO-,因此參加陰極反應(yīng)的其他微粒中肯定含有H元素,所以陰極反應(yīng)式為CO2+H2O+2e-HCOO-+OH-,而OH-可與溶液中的HC反應(yīng)生成C,CO2+HC+2e-HCOO-+C,或CO2直接與水電離出的H+作用生成HCOO-,即陰極反應(yīng)式為CO2+H++2e-HCOO-。②陽極的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,生成的H+與HC反應(yīng)而使HC的濃度降低,同時部分K+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),因此電解一段時間后,KHCO3溶液濃度降低。(2)①電解時,陰極產(chǎn)生H2,即電極1產(chǎn)生H2,此時開關(guān)連接K1,陰極H2O得電子生成H2,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-。③連接K1時,電極3反應(yīng)為Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O;當(dāng)連接K2制O2時,電極3反應(yīng)為NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-。由以上電極反應(yīng)可看出,不同的連接方式,可使電極3循環(huán)使用。答案:(1)①CO2+H++2e-HCOO-或CO2+HC+2e-HCOO-+C②陽極產(chǎn)生O2,pH減小,HC濃度降低;K+部分遷移至陰極區(qū)(2)①K12H2O+2e-H2↑+2OH-③制H2時,電極3發(fā)生反應(yīng):Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O。制O2時,上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行,使電極3得以循環(huán)使用13.甲醇是一種重要的化工原料和新型燃料。下圖是甲醇燃料電池工作的示意圖,其中A、B、D均為石墨電極,C為銅電極。工作一段時間后,斷開K,此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。(1)甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________________________。

(2)乙中A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為__________________________。

(3)丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖,則圖中②線表示的是________的變化;反應(yīng)結(jié)束后,要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀,需要__________mL5.0mol·L-1NaOH溶液。

【解析】(1)甲醇燃料電池是原電池反應(yīng),甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。(2)工作一段時間后,斷開K,此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同,分析電極反應(yīng),B為陰極,溶液中銅離子析出,氫離子得到電子生成氫氣,設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為x,溶液中銅離子物質(zhì)的量為0.1mol,電極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,0.1mol 0.2mol2H++2e-H2↑,2x xA電極為陽極,溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣,電極反應(yīng)為4OH--4e-2H2O+O2↑, 4x x得到0.2+2x=4x,x=0.1mol乙中A極析出的氣體是氧氣,物質(zhì)的量為0.1mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L。(3)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化,可知,銅離子從無到有逐漸增多,鐵離子物質(zhì)的量逐漸減小,亞鐵離子物質(zhì)的量逐漸增大,①為Fe3+,②為Fe2+,③為Cu2+,依據(jù)(2)計算得到電子轉(zhuǎn)移為0.4mol,當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為0.4mol時,丙中陽極電極反應(yīng)Cu-2e-Cu2+,生成Cu2+物質(zhì)的量為0.2mol,由圖象分析可知:反應(yīng)前,丙裝置中n(Fe3+)=0.4mol,n(Fe2+)=0.1mol,當(dāng)電子轉(zhuǎn)移0.4mol時,Fe3+完全反應(yīng),生成0.4molFe2+,則反應(yīng)結(jié)束后,Fe2+的物質(zhì)的量為0.5mol,Cu2+的物質(zhì)的量為0.2mol,所以需要加入NaOH溶液1.4mol,所以NaOH溶液的體積為1.4mol÷5mol·L-1=0.28L=280mL。答案:(1)CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O(2)2.24L(3)Fe2+280一、選擇題1.(2019·重慶模擬)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常用電解氯化亞鐵溶液的方法制得氯化鐵溶液吸收有毒的硫化氫氣體。工藝原理如圖所示。下列說法中不正確的是()A.左槽中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑B.右槽中的反應(yīng)式:2H++2e-H2↑C.H+從電解池左槽遷移到右槽D.FeCl3溶液可以循環(huán)利用【解析】選A。左槽為陽極,因此電極反應(yīng)式為Fe2+-e-Fe3+,故A錯誤;右槽為陰極,電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,故B正確;C.電解過程中陽離子向陰極移動,即H+從電解池左槽遷移至右槽,故C正確;D.在反應(yīng)池中FeCl3和H2S反應(yīng)為2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+,因此FeCl3溶液可以循環(huán)利用,故D正確。2.下圖所示的兩個實驗裝置中,溶液的體積均為300mL,開始時電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1mol·L-1,工作一段時間后,測得導(dǎo)線中均通過0.02mol電子,若不考慮鹽的水解和溶液體積的變化,則下列敘述中正確的是 ()A.溶液的pH變化:①增大,②減小B.①為原電池,②為電解池C.電極反應(yīng)式:①中陽極:4OH--4e-2H2O+O2↑,②中負(fù)極:2H++2e-H2↑D.產(chǎn)生氣體的體積:②>①【解析】選D。①是電解池,陰極:Cu2++2e-Cu,陽極:4OH--4e-2H2O+O2↑;②是原電池,負(fù)極:Zn-2e-Zn2+,正極:2H++2e-H2↑。A項pH變化是①中OH-放電,pH減小,②中有H+放電,pH增大,錯誤;D項通過0.02mol電子后,產(chǎn)生的氣體①中為0.005mol,②中為0.01mol,正確?！痉椒ㄒ?guī)律】電化學(xué)解題的關(guān)鍵:一定要分析清楚電極的材料、各電極的反應(yīng)。有關(guān)電解的計算:通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的pH、物質(zhì)的量濃度等,運用電子守恒原理解答。3.(2019·北京海淀模擬)某同學(xué)進(jìn)行以下實驗:操作取一塊打磨過的生鐵片,在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水現(xiàn)象放置一段時間后,生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”。其邊緣處為紅色,中心區(qū)域為藍(lán)色,在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹下列說法不合理的是 ()A.生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕B.中心區(qū)域:Fe-2e-Fe2+C.邊緣處:O2+2H2O+4e-4OH-D.交界處:4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+【解析】選D。生鐵片邊緣處為紅色,說明生成了OH-:O2+2H2O+4e-4OH-,生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,A、C項合理;根據(jù)實驗現(xiàn)象,中心區(qū)域為藍(lán)色,說明生成了Fe2+,B項合理;在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹,是因為生成的氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵,氫氧化鐵分解生成鐵銹,D項不合理。4.鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進(jìn)行:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。有關(guān)該電池的說法正確的是 ()A.放電時正極反應(yīng):NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C.放電時負(fù)極附近溶液的堿性不變D.放電時電解質(zhì)溶液中的OH-向正極移動【解析】選A。此題以可充電電池為載體,考查了原電池和電解池的工作原理?？沙潆婋姵氐姆烹娺^程是原電池工作的過程,而充電的過程相當(dāng)于是電解的過程,因此是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程,B錯;放電時負(fù)極反應(yīng)是:Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,因消耗了OH-,所以負(fù)極附近的pH下降,C錯;放電時,電解質(zhì)中的OH-向負(fù)極移動,D錯。5.下列左圖為光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置,右圖為電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過,陰、陽極均為惰性電極)。下列敘述中正確的是 ()A.左圖中N型半導(dǎo)體為正極,P型半導(dǎo)體為負(fù)極B.右圖溶液中電子流向為從B極流出,從A極流入C.X2為氧氣D.工作時,A極的電極反應(yīng)式為:CO(NH2)2+8OH--6e-C+N2↑+6H2O【解析】選D。左圖為光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置,右圖為電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置,該裝置工作時,氮元素化合價由-3價變?yōu)?價,H元素化合價由+1價變?yōu)?價,則氮元素被氧化,氫元素被還原,所以生成氮氣的電極A是陽極,生成氫氣的電極B是陰極,則左圖中N型半導(dǎo)體為負(fù)極,P型半導(dǎo)體為正極,故A錯誤;電解時,電子的流向為:陽極(A極)→電源,電源→陰極(B極),故B錯誤;陰極B上發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:2H2O+2e-H2↑+2OH-,所以X2為H2,故C錯誤;A極為陽極,CO(NH2)2發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2,電極反應(yīng)式為:CO(NH2)2+8OH--6e-C+N2↑+6H2O,故D正確。二、非選擇題6.某學(xué)習(xí)小組將有關(guān)“電解飽和食鹽水”的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理,形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。(1)圖1中,電解一段時間后,氣球b中的氣體是________(填化學(xué)式),U形管________(填“左”或“右”)邊的溶液變紅。

(2)利用圖2制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器,電解可制備“84”消毒液的有效成分,則c為電源的________極;該發(fā)生器中反應(yīng)的總離子方程式為_______。

(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。該工藝的相關(guān)物質(zhì)運輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖3所示(其中的電極未標(biāo)出,所用的離子膜都只允許陽離子通過)。燃料電池B中的電極反應(yīng)式分別為負(fù)極______________________,

正極______________________。

【解析】(1)圖1中,根據(jù)電子流向知,左邊電極是電解池陽極,右邊電極是電解池陰極,陽極上氯離子放電生成氯氣,陰極上氫離子放電生成氫氣,所以氣球a中氣體是氯氣,氣球b中的氣體是氫氣,同時陰極附近有NaOH生成,溶液呈堿性,無色酚酞遇堿變紅色,所以U形管右邊溶液變紅色。(2)利用圖2制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器,陽極上氯離子放電生成氯氣,陰極上氫離子放電生成氫氣,同時陰極有NaOH生成,氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO,次氯酸鈉具有漂白性,為了使反應(yīng)更充分,則下邊電極生成氯氣,上邊電極附近有NaOH生成,上邊電極生成氫氣,為陰極,則c為負(fù)極,d為正極,其電池反應(yīng)式為Cl-+H2OClO-+H2↑。(3)B是燃料電池,右邊電池中通入空氣,左邊原電池中通入氣體Y,則Y是氫氣,則電解池中左邊電極是陽極,右邊電極是陰極,陽極上氯離子放電,陰極上氫離子放電;燃料電池中通入氧化劑的電極是正極,通入氫氣的電極是負(fù)極,正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子,負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水,負(fù)極、正極反應(yīng)式分別為2H2-4e-+4OH-4H2O、O2+4e-+2H2O4OH-。答案:(1)H2右(2)負(fù)Cl-+H2OClO-+H2↑(3)2H2-4e-+4OH-4H2OO2+4e-+2H2O4OH-7.如下圖裝置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F極附近呈紅色。請回答:(1)B極是電源的____________,一段時間后,甲中溶液顏色________,丁中X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,這表明________________,在電場作用下向Y極移動。

(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________。

(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應(yīng)是________(填“鍍層金屬”或“鍍件”),電鍍液是________溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(此時乙溶液體積為500mL),丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為________,甲中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)若將C電極換為鐵,其他裝置都不變,則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________。

【解析】(1)由裝置圖知,直流電源與各電解池串聯(lián);由“F極附近呈紅色”知,F極為陰極,則E極為陽極、D極為陰極、C極為陽極、G極為陽極、H極為陰極、X極為陽極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負(fù)極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液,由于Cu2+放電,導(dǎo)致c(Cu2+)降低,溶液顏色逐漸變淺;丁裝置是膠體的電泳實驗,由于X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。(2)當(dāng)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2,根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,則對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。(3)給銅件鍍銀,根據(jù)電鍍原理,銅件作陰極,銀作陽極,電鍍液是可溶性銀鹽。當(dāng)乙中溶液的pH是13時,則乙中n(OH-)=0.1mol·L-1×0.5L=0.05mol,即各電極轉(zhuǎn)移電子0.05mol,所以丙中析出銀0.05mol;甲裝置中由于電解產(chǎn)生H+,導(dǎo)致溶液的酸性增強,pH變小。(4)若將C電極換為鐵,則鐵作陽極發(fā)生反應(yīng):Fe-2e-Fe2+,D極發(fā)生:Cu2++2e-Cu,則總反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu2+Cu+Fe2+。答案:(1)負(fù)極逐漸變淺氫氧化鐵膠粒帶正電荷(2)1∶2∶2∶2(3)鍍件AgNO3(合理即可)5.4g變小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+8.氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖,圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空:(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式___________________________。

(2)離子交換膜的作用為_____________________________________。

(3)精制飽和食鹽水從圖中________位置補充,氫氧化鈉溶液從圖中________位置流出。(選填“a”“b”“c”或“d”)

(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑ClO2,還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________。

【解析】(1)電解飽和氯化鈉溶液:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;(2)離子交換膜的作用是讓Na+通過平衡電荷,防止OH-與氯氣反應(yīng),防止氫氣與氯氣反應(yīng);(3)陽極反應(yīng)式為:2Cl--2e-Cl2↑,精制飽和食鹽水從a處補充,陰極反應(yīng)式為:2H2O+2e-H2↑+2OH-,氫氧化鈉溶液從d處流出;(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反應(yīng),2KClO3+H2C2O4+2H2SO42ClO2+CO2↑+2KHSO4+2H2O。答案:(1)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑(2)讓Na+通過平衡電荷并導(dǎo)電,防止OH-與氯氣反應(yīng),防止氫氣與氯氣反應(yīng)(3)ad(4)2KClO3+H2C2O4+2H2SO42ClO2+2CO2↑+2KHSO4+2H2O9.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。Ⅰ.如圖表示一個電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過導(dǎo)線與直流電源相連。請完成以下問題:(1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,實驗開始時,同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液,則:①在X極附近觀察到的現(xiàn)象是

__;

②電解一段時間后,該反應(yīng)總離子方程式為

___;

若用該溶液將陽極產(chǎn)物全部吸收,反應(yīng)的離子方程式為__

____。

(2)若用該裝置電解精煉銅,電解液a選用CuSO4溶液,則:X電極的材料